典型工業(yè)生產(chǎn)過程的先進控制_第14章-在線瀏覽
2025-03-31 15:25本頁面
【正文】 。它的主要任務(wù)是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備（汽輪機）的需要，供應(yīng)一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和純度）的蒸汽。典型工業(yè)生產(chǎn)過程的先進控制 一、火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程 火力發(fā)電廠外觀 在火力發(fā)電廠，最基本的工藝過程是用鍋爐生產(chǎn)蒸汽，使汽輪機運轉(zhuǎn)，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。 汽輪發(fā)電機組 鍋爐控制是火力發(fā)電生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分。 二、單元機組生產(chǎn)流程示意圖 重點以 鍋爐汽包水位控制 、 過熱蒸汽溫度控制 、 鍋爐燃燒控制 為例討論它們的控制方案。 汽包水位控制 將鍋爐的汽包水位控制在一個允許范圍內(nèi)，是鍋爐運行的 主要指標(biāo) ，也是鍋爐能提供符合質(zhì)量要求的蒸汽負(fù)荷的 必要條件 。 采用這種控制方案的理由分析如下： （ 1）單沖量水位控制方案 以 汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù) 構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。 ）。也就是說，若 將蒸汽流量作為前饋信號 ，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。 （ 3） 三沖量串級控制方案 該控制系統(tǒng)由主、副兩個調(diào)節(jié)器和三個沖量（ 汽包水位、蒸汽流量、給水流量 ）構(gòu)成。 汽包水位三沖量串級控制系統(tǒng)流程圖 三沖量前饋－反饋串級控制系統(tǒng)在克服虛假水位的影響、維持水位穩(wěn)定、提高給水控制質(zhì)量等多方面都優(yōu)于前述兩種控制系統(tǒng)，是現(xiàn)場廣泛采用的汽包水位控制方案。 5℃ 的范圍內(nèi)。 影響過熱蒸汽溫度的 外界因素 很多，例如蒸汽流量、減溫水量、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度和流速等的變化都會影響過熱蒸汽的溫度。 不同干擾對過熱蒸汽溫度對象的階躍響應(yīng)曲線 由左圖可知，在各種階躍干擾作用下，其動態(tài)特性都有時延 和 慣性 ，只是時延和慣性的大小不同而已。但存在的問題是：① 減溫水流量與過熱蒸汽溫度之間存在較大的時延和慣性； ② 在工藝上，鍋爐給水與減溫水常常合用一根總管，這樣會導(dǎo)致減溫水自身波動頻繁。為此，需要設(shè)計較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。 過熱蒸汽溫度串級控制 為進一步提高控制質(zhì)量，還可以考慮將負(fù)荷干擾作為前饋信號，構(gòu)成前饋－反饋串級控制系統(tǒng)。其具體任務(wù)又可分為： ① 使鍋爐出口蒸汽壓力保持穩(wěn)定； ② 保證燃燒過程的經(jīng)濟性和對環(huán)境保護的要求； ③ 使?fàn)t膛負(fù)壓保持恒定； ④ 確保燃燒過程的安全性等。 該控制系統(tǒng)的 設(shè)計原則 是：當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷產(chǎn)生變化時，燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量應(yīng)同時協(xié)調(diào)動作，達(dá)到既要適應(yīng)負(fù)荷變化、又要使燃料量和送風(fēng)量成一定比例、還要使?fàn)t膛負(fù)壓保持一定的效果；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷相對穩(wěn)定時，應(yīng)保持燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量也相對穩(wěn)定，并能迅速消除外界干擾對它們各自的影響 。 2．蒸汽壓力控制方案 影響蒸汽壓力的外界因素主要是 蒸汽負(fù)荷的變化 與 燃料量的波動 。 下圖為燃燒過程的兩種基本控制方案。 燃燒過程基本控制方案 圖（ a） 所示的基本控制方案是將蒸汽壓力調(diào)節(jié)器 PC作為串級控制的主調(diào)節(jié)器，其輸出同時作為燃料流量調(diào)節(jié)器和空氣流量調(diào)節(jié)器 FC的設(shè)定值，燃料流量調(diào)節(jié)器和空氣流量調(diào)節(jié)器則構(gòu)成各自的副回路用以迅速克服它們自身的干擾。 下圖為燃燒過程的改進型控制方案 該控制方案在蒸汽負(fù)荷減小、壓力增大時，可通過低值選擇器 LS先減少燃料量，后減少空氣量；而當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加、壓力減小時，可通過高值選擇器 HS先加大空氣量，再加大燃料量，從而可使兩種情況下的燃燒均較為充分。 由此可知， ?是衡量經(jīng)濟燃燒的一種 直接指標(biāo) 。 因此，煙氣中的含氧量 a可作為一種衡量經(jīng)濟燃燒的 間接指標(biāo) 。 根據(jù)以上分析可知，只要在上圖控制方案上對進風(fēng)量用煙氣含氧量加以校正，就可構(gòu)成如下圖所示的煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 蒸汽流量與煙氣中最優(yōu)含氧量之間呈一非線性曲線關(guān)系，在實際使用時可用下圖所示的折線來近似。 蒸汽流量與最優(yōu)含氧量近似關(guān)系 在 煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng) 圖所示的閉環(huán)控制系統(tǒng)中增加一折線函數(shù)發(fā)生器，對空氣過剩量進行修正，構(gòu)成如下圖所示的最佳煙氣含氧量鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。 4．爐膛負(fù)壓控制與安全保護控制方案 下圖所示為鍋爐燃燒過程爐膛負(fù)壓及安全保護控制系統(tǒng)。 （ 1）爐膛負(fù)壓控制：一般可通過控制引風(fēng)量來實現(xiàn)。 （ 3）防“回火”控制：是一個連鎖保護控制系統(tǒng)。 精餾塔的控制目標(biāo)及變量分析 1．控制目標(biāo) 精餾塔的控制目標(biāo)通常表現(xiàn)在 產(chǎn)品質(zhì)量 、 產(chǎn)品產(chǎn)量 及 能量消耗 三個方面。 （ 2） 產(chǎn)品產(chǎn)量與經(jīng)濟效益 任何產(chǎn)品都要求在確保質(zhì)量的前提下，盡可 能提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和降低成本、最大限度地 提高經(jīng)濟效益 。其它干擾如進料溫度、進料熱焓等，可以通過各自的控制系統(tǒng)使它們保持相對穩(wěn)定。 （ 3）變量配對原則：在變量配對時首先要解決產(chǎn)品成分的變量配對問題。它分為塔頂產(chǎn)品成分控制和塔底產(chǎn)品成分控制兩種 （ 1）塔頂產(chǎn)品成分控制
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